A Pola la creazione della prima collezione museale ebbe inizio nella prima metà del XIX sec. con la raccolta di monumenti litici che vennero situati nel Tempio di Augusto. In seguito, la scoperta di reperti lapidei, ceramici e metallici a Nesazio rappresentò nel 1902 la base per la fondazione di un Museo d'antichità, ovvero del Museo civico della città di Pola. Era allogato in un palazzo oggi inesistente, in clivo S. Stefano, prospiciente l'Arco dei Sergi.

Con il trasferimento della Società istriana di archeologia e storia patria e di una parte del suo inventario archeologico da Parenzo a Pola, nel 1925 il Museo civico confluì, assieme alla Collezione di stato (monumenti litici) e al Museo provinciale di Parenzo, in un nuovo istituto museale di importanza regionale, il Regio Museo dell'Istria. La ricchezza delle sue collezioni impose l'obbligo di trovare nuovo spazio, per questo l'edificio dell'ex ginnasio austriaco (eretto nel 1890) venne riattato secondo le necessità del nuovo museo, aperto al pubblico nel 1930. L'edificio museale sorge ai margini orientali del castelliere preistorico e della colonia romana di Pola. L'antica Porta Gemina, di carattere celebrativo, un lapidario a cielo aperto, il parco, un sentiero e un'ampia scalinata introducono all'ingresso principale dell'edificio, dietro al quale si trova il Teatro romano minore. Le collezioni suddette rimasero a disposizione del pubblico, a parte qualche piccolo cambiamento, fino alla conclusione del II guerra mondiale; invece durante l'amministrazione anglo-americana la maggior parte dei reperti venne trasferita in Italia.

Nel 1947 l'istituzione mutò nome in Museo archeologico dell'Istria (MAI) e opera tuttora nella stessa sede. Grazie a un lavoro sistematico e a un grande impegno, dopo la restituzione di parte del materiale archeologico da parte dell'Italia nel 1961, l'edificio è stato progressivamente riorganizzato secondo una concezione didattico-visiva tesa a valorizzare il rappresentativo fondo museale nel suo complesso. Nel 1968 venne riaperto al pianoterra e nei corridoi il riattato lapidario (un ulteriore riassetto è in corso); nel 1973 sono state inaugurate le sale espositive della preistoria al primo piano e le mostre su antichità, tardoantichità e medio evo al secondo piano dell'edificio. Le sale espositive del MAI vengono continuamente arricchite grazie alle nuove scoperte effettuate nei vari siti archeologici dell'Istria (grotte preistoriche, castellieri e necropoli, antichi stabilimenti produttivi, edifici, cimiteri e edifici sacri di epoca paleocristiana e bizantina, dell'epoca delle incursioni barbare e dell'immigrazione delle popolazioni slave in Istria).

Grazie a una scelta oculata dei reperti gli odierni allestimenti permanenti illustrano lo sviluppo della cultura materiale nel territorio istriano dalla preistoria (paleolitico, neolitico, età del bronzo: specialmente i ritrovamenti straordinariamente ricchi dell'ultimo millennio avanti Cristo provenienti dalle necropoli degli antichi Istri, al primo piano) attraverso l'epoca della dominazione romana (il lapidario al pianoterra e nei corridoi del Museo, mentre al II piano sono esposti i reperti delle antiche necropoli, la raccolta di vetri, ceramiche, oggetti di metallo, statue e sculture ornamentali, materiale edile), del periodo tardoantico e dell'alto medio evo (reperti delle necropoli paleocristiane, dei castelli, delle chiese paleocristiane, corredi funebri – gioielli e pezzi di vestiario delle necropoli slave), fino al periodo della feudalizzazione della penisola (pure al II piano e in parte nel lapidario medievale - collezione di arte plastica medievale a intreccio).

Oggi il Museo archeologico dell'Istria è strutturato nella Sezione archeologica (composta dalle collezioni preistorica, antica, medievale e dell'evo moderno, più una raccolta numismatica e una in corso di realizzazione dedicata all'archeologia subacquea), in quella documentaria, bibliotecaria, educativa e nella Sezione per la conservazione e il restauro. Oltre che nell'edificio centrale, il Museo possiede collezioni dislocate nell'anfiteatro polese, di cui gli è affidata la tutela, nel Tempio di Augusto, nel Convento francescano e a Nesazio.